- •1. Балки и балочные конструкции
- •1.1. Компоновка балочной клетки. Расчет стального настила и прокатной балки.
- •Расчет балок
- •2.Контрольное задание по курсовой
- •Состав курсовой работы
- •3.Методические указания к выполнению курсовой работы
- •3.1. Расчет настила
- •3.2.Расчет балки настила
- •3.3. Расчет главной балки
- •3.4. Расчет колонны
- •4. Пример расчётов конструкций балочной клетки
- •4.1. Расчёт настила
- •Расчетная схема настила
- •4.1.1. Расчёт балки настила
- •4.2. Проектирование и расчет главных балок*
- •4.2.2. Проверка прочности и общей устойчивости главной балки
- •4.2.4. Расчет поясных швов главной балки
- •4.2.5. Расчет опорного ребра главной балки
- •4.7. Расчетная и конструктивная схемы на устойчивость опорного участка главной балки.
- •4.3. Конструктивное решение монтажных стыков балок и их расчет
- •4.3.1. Проектирование стыка главной балки на высокопрочных болтах
- •4.3.2. Проектирование сварного стыка главной балки
- •4.4. Расчет центрально сжатой колонны сплошного сечения
- •4.4.1. Подбор сечения, проверка общей устойчивости колонны и местной устойчивости стенки и полок
- •4.4.2. Расчет и конструирование оголовка колонны
- •4.4.3. Расчет и конструирование базы колонны
- •Расчет траверсы.
- •4.5. Пример расчета центрально сжатой сквозной колонн
- •Расчет и конструирование оголовка колонны.
- •Расчет и конструирование базы колонны.
- •Список рекомендованной литературы Основной
- •Дополнительный
- •Расчетные сопротивления стали по гост 27772-8, сварных и болтовых соединений, кН/см2.
- •Коэффициенты для расчета на прочность элементов стальных конструкций с учетом развития пластических деформаций
- •Приложение 13. Чертежи к курсовой работе и курсовому проекту
Расчет и конструирование оголовка колонны.
На оголовок колонны опираются две главных балки, поэтому стенку колонны необходимо укрепить ребрами жесткости – вертикально и горизонтально.
Балки опираются на опорную плиту оголовка.
Вид сверху на оголовок
Рис. 4.17. Оголовок сквозной колонны
Расчет оголовка сводится к:
Определению толщины вертикального ребра.
Определению высоты вертикального ребра.
Толщину ребра определяем из расчета ребра на смятие.
Площадь сминаемой поверхности:
– расчетное сопротивление стали смятию
Расчетная ширина ребра:
- ширина опорных ребер балок
- толщина опорной плиты оголовка
Толщина ребер
Принимаем толщину ребер .
Задаемся катетом шва kf = 10 мм
Сварные швы будем выполнять полуавтоматической сваркой электродами Э42, выполненными из проволоки сплошного сечения Св-08А со значением кН/см2. Для стали С255 значение кН/см2.
Значения коэффициентов при сварке в нижнем положении равны:
Таким образом, расчетные сопротивления сварного шва по металлу шва и по границе сплавления соответственно будут равны ( по табл.3 СНиП II-23-81*):
; кН/см2 .
Значения коэффициентов при сварке в нижнем положении равны:
кН/см2,
кН/см2,
Cледовательно, расчетным сечением является сечение по металлу границы сплавления. Тогда длина одного углового шва будет равна ( при kf = 10 мм – для вставки стенки в колонну > 10 мм).
Принимаем hp=lw+1=34+135 см
Высота ребра равна полной длине шва l = 35 см = 350 мм
Расчет и конструирование базы колонны.
Расчет сводится к:
Определению требуемой площади опорной плиты и её размеров в плане.
Определению толщины плиты.
Определению высоты траверсы.
Требуемая площадь опорной плиты:
где:
N - нагрузка от колонны
- расчетное сопротивление бетона смятию
Опорная плита базы колонны крепится к бетонному или железобетонному фундаменту с помощью анкерных (фундаментных) болтов.
- коэффициент, зависящий от характера распределения нагрузки от колонны по площади смятия
Т.к. имеем равномерно распределенную нагрузку (в первом приближении), =1
где:
=0,85 кН/см2 - расчетное сопротивление бетона сжатию, которое принимается по СНиПу «Бетонные и железобетонные конструкции» в соответствии с классом заданного бетона (в нашем случае B15).
–коэффициент, зависящий от характера опирания опорных плит на фундамент и от класса бетона. При классе бетона ниже B25, =1;
- коэффициент пересчета расчетного сопротивления бетона сжатию к расчетному сопротивлению бетона смятию, который зависит также от класса бетона. В нашем случае =2.
Тогда:
Предварительно определяем размеры опорной плиты в плане, предположив, что она квадратная.
см
Принимаем размеры плиты, b=52 см l=61cм (по конструктивным соображениям, чтобы консоли были равны их минимальному значению 80мм), тогда
Рис. 4.18. База сквозной колонны
Определение толщины опорной плиты:
Плита работает на изгиб от реактивного давления бетона фундамента, приложенного к плите снизу.
Рассчитываем плиту как тонкую пластину. Для этого разбиваем ее на участки 1, 2, и 3 (рис. 4.17).
1 – рассчитывается как пластина, заделанная по четырем сторонам.
2 – как пластина, заделанная по трем сторонам
3 – как консольная пластина (плита)
Максимальный изгибающий момент на участке 1:
- меньшая из сторон участка
б = 0,055 – коэффициент, принимаемый по таблице метода т. упругости и зависящий от соотношения сторон участка
- принятая площадь по округлённым размерам
Максимальный изгибающий момент на участке 2 рассчитываем как для консоли или как для пластины, заделанной по трем сторонам:
- Зависит от соотношения сторон участка: если , то рассчитываем момент как для консоли:
В нашем случае , поэтому считаем по ф-ле как для консоли по формуле:
Максимальный изгибающий момент на участке 3:
Т.к. изгибающий момент на втором участке резко отличается от остальных, необходимо внести изменения в схему опирания плиты добавлением дополнительных диафрагм толщиной 10 мм, чтобы по возможности выровнять значение моментов, что должно привести к облегчению базы.
Максимальный изгибающий момент На участке 2’:
- меньшая из сторон участка
б = 0,125 – коэффициент, принимаемый по таблице метода т. упругости и зависящий от соотношения сторон участка
Максимальный изгибающий момент на участке 2 рассчитываем как для консоли или как для пластины, заделанной по трем сторонам:
- зависит от соотношения сторон участка: если , то рассчитываем момент как для консоли:
В нашем случае , поэтому считаем по ф-ле как для консоли по формуле:
По полученному максимальному изгибающему моменту определяем требуемую величину плиты:
Расчет высоты траверс:
Высота траверс определяется по требуемой длине вертикальных сварных швов. Считаем в запас прочности, что усилие на плиту передается только через швы, прикрепляющие ствол колонны к траверсам и не учитываем швы, соединяющие ствол колонны непосредственно с плитой базы. Траверса работает на изгиб, как балка с двумя консолями. Высота траверсы определяется из условия прочности сварного соединения траверсы с колонной. Рассчитаем угловые швы на условный срез.
Требуемую длину сварных швов рассчитываем по двум сечениям шва: по металлу шва и по границе сплавления.
где:
n = 4 (т.к. четыре расчетных вертикальных шва)
вf – коэффициент проплавления (СНиП)
- расчетное сопротивление металла шва (СНиП)
- катетом шва задаемся в зависимости от толщины свариваемых элементов
Сварные швы будем выполнять полуавтоматической сваркой электродами Э42, выполненными из проволоки сплошного сечения Св-08А со значением кН/см2. Для стали С255 значение кН/см2. Таким образом, расчетные сопротивления сварного шва по металлу шва и по границе сплавления соответственно будут равны ( по табл.3 СНиП II-23-81*):
Значения коэффициентов при сварке в нижнем положении равны:
Следовательно, необходимо рассчитать сварной шов на условный срез по металлу границы сплавления.
В сечении по металлу шва:
Высота траверс: (учитываем возможный непровар швов).
Принимаем